【文章內(nèi)容簡介】 耗。諧振轉(zhuǎn)換器（ResonantConverter ，RC）、準(zhǔn)諧振轉(zhuǎn)換器（QunsiTesonant Converter，QRC）、多諧振轉(zhuǎn)換器（Mu1tiResonantConverter，MRC）、零電壓開關(guān)PWM轉(zhuǎn)換器（ZVS PWM Converter）、零電流開關(guān)PWM轉(zhuǎn)換器（ZCS PWM Converter）、零電壓轉(zhuǎn)換（ZeroVo1tageTransition，ZVT）PWM轉(zhuǎn)換器和零電流轉(zhuǎn)換（Zero Vo1tageTransition，ZVT）PWM轉(zhuǎn)換器等，均屬于軟開關(guān)直流轉(zhuǎn)換器。電力電子開關(guān)器件和零開關(guān)轉(zhuǎn)換器技術(shù)的發(fā)展，促使了高頻開關(guān)電源的發(fā)展[5]。開關(guān)電源其優(yōu)點(diǎn)就是工作穩(wěn)定，電流輸出大，由于其體積相對比較大，在我們的電路我沒有考慮使用，下面看下變壓器降壓電路，變壓器是一種很多設(shè)備里面常用的，成本比較低的一種方案。 變壓器供電 電源變壓器變壓器(Transformer)是利用電磁感應(yīng)的原理來改變交流電壓的裝置，主要構(gòu)件是初級線圈、次級線圈和鐵心（磁芯）。在電器設(shè)備和無線電路中，常用作升降電壓、匹配阻抗，安全隔離等。在發(fā)電機(jī)中，不管是線圈運(yùn)動通過磁場或磁場運(yùn)動通過固定線圈，均能在線圈中感應(yīng)電勢，此兩種情況，磁通的值均不變，但與線圈相交鏈的磁通數(shù)量卻有變動，這是互感應(yīng)的原理。變壓器就是一種利用電磁互感應(yīng)，變換電壓，電流和阻抗的器件。變壓器的功能主要有：電壓變換；電流變換，阻抗變換；隔離；穩(wěn)壓（磁飽和變壓器）等。變壓器就是將大電壓，轉(zhuǎn)變成小電壓，提供個設(shè)備所需要的電能，變壓器是變換交流電壓、交變電流和阻抗的器件，當(dāng)初級線圈中通有交流電流時，鐵芯（或磁芯）中便產(chǎn)生交流磁通，使次級線圈中感應(yīng)出電壓（或電流）。 變壓器由鐵芯（或磁芯）和線圈組成，線圈有兩個或兩個以上的繞組，其中接電源的繞組叫初級線圈，其余的繞組叫次級線圈。如果采用變壓供電，還需要選用一定的原件，組成交流轉(zhuǎn)直流的電路，即整流電路，與電源濾波電路，經(jīng)過這兩個電路，才能給電路提供穩(wěn)定的直流電能，否則電不是溫恒的，是脈動的，這樣是不行的，下面我們看下常用的整流濾波電路。 橋式整流電路上圖為常用的橋式整流電路。橋式整流器是利用二極管的單向?qū)ㄐ赃M(jìn)行整流的最常用的電路，常用來將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?。其工作原理是：橋式整流電路的工作原理如下：e2為正半周時，對DD3加正向電壓，Dl、D3導(dǎo)通；對DD4加反向電壓，DD4截止。電路中構(gòu)成eDRfz 、D3通電回路，在Rfz 上形成上正下負(fù)的半波整流電壓，e2為負(fù)半周時，對DD4加正向電壓，DD4導(dǎo)通；對DD3加反向電壓，DD3截止。電路中構(gòu)成eD2Rfz 、D4通電回路，同樣在Rfz 上形成上正下負(fù)的另外半波的整流電壓。 如此重復(fù)下去，結(jié)果在Rfz 上便得到全波整流電壓。其波形圖和全波整流波形圖是一樣的。，橋式電路中每只二極管承受的反向電壓等于變壓器次級電壓的最大值，比全波整流電路小一半。經(jīng)過以上電路的分析，與電路考慮，開關(guān)電源由于我們不需要很大電流，而變壓器由于體積大，變壓器又是必不可少的原件，這樣無疑增大了我們的體積，所以在電路中，我選用了電容降壓電路，而沒有采用開關(guān)電源，變壓器供電，因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)簡單，電流需求小，所以電容降壓電路完全能夠勝任，電容降壓子在很多電器中都有采用過，這里我們看下其原理：工作原理是利用電容在一定的交流信號頻率下產(chǎn)生的容抗來限制最大工作電流。例如,在50Hz的工頻條件下,一個1uF的電容所產(chǎn)生的容抗約為3180Ω。當(dāng)220V的交流電壓加在電容器的兩端,則流過電容的最大電流約為70mA。雖流過電容的電流有70mA,但在電容器上并不產(chǎn)生功耗，因?yàn)槿绻娙菔且粋€理想電容,則流過電容的電流為虛部電流,它所作的功為無功功率。根據(jù)這個特點(diǎn),我們?nèi)绻谝粋€1uF的電容器上再串聯(lián)一個阻性元件,則阻性元件兩端所得到的電壓和它所產(chǎn)生的功耗完全取決于這個阻性元件的特性。例如,我們將一110V/8W的燈泡與一個1uF的電容串聯(lián),在接到220V/50Hz的交流電壓上,燈泡被點(diǎn)亮,發(fā)出正常的亮度而不會被燒毀。因?yàn)?10V/8W的燈泡所需的電流為8W/110V=72mA,它與1uF電容所產(chǎn)生的限流特性相吻合。同理,我們也可以將5W/65V的燈泡與1uF電容串聯(lián)接到220V/50Hz的交流電上,燈泡同樣會被點(diǎn)亮,而不會被燒毀。因?yàn)?W/65V的燈泡的工作電流也約為70mA。因此,電容降壓實(shí)際上是利用容抗限流。而電容器實(shí)際上起到一個限制電流和動態(tài)分配電容器和負(fù)載兩端電壓的角色[6]。 采用電容降壓電路有幾點(diǎn)需要注意的事項(xiàng)：（1）根據(jù)負(fù)載的電流大小和交流電的工作頻率選取適當(dāng)?shù)碾娙?而不是依據(jù)負(fù)載的電壓和功率。 （2）限流電容必須采用無極性電容,絕對不能采用電解電容。而且電容的耐壓須在400V以上。最理想的電容為鐵殼油浸電容。 （3）電容降壓不能用于大功率條件,因?yàn)椴话踩?（4）電容降壓不適合動態(tài)負(fù)載條件。 （5）同樣,電容降壓不適合容性和感性負(fù)載。 （6）當(dāng)需要直流工作時,盡量采用半波整流。不建議采用橋式整流， 因?yàn)槿ㄕ鳟a(chǎn)生浮置的地，并在零線和火線之間產(chǎn)生高壓，造成人體觸電傷害。而且要滿足恒定負(fù)載的條件。 ，C1為降壓電容器，VD2為半波整流二極管，VD1在市電的負(fù)半周時給C1提供放電回路，VD3是穩(wěn)壓二極管，R1為關(guān)斷電源后C1的電荷泄放電阻。 電容電壓可以應(yīng)用在電流小的電路中，因?yàn)槲覀兊碾娐窙]有強(qiáng)負(fù)載，所以采用了電容降壓電路，減少成本，提高效率。下面我們看下在我的電路中構(gòu)成電容降壓的電路：　電容降壓電路圖中C1，R2，組成了阻容降壓電路，D2是9v穩(wěn)壓管，也就是說當(dāng)電壓大于9v時，D2兩端的電壓不變穩(wěn)定保持在9v，位后續(xù)電路提供溫恒電能，D1為整流二極管，與c3配合即完成了我們整個電路的供電工作，在C3兩端，就是溫恒的直流電了，注意整個電不可以接大負(fù)載，因?yàn)樯鲜稣f明了，這里不在敘述?！」饪亻_關(guān)電路設(shè)計光控開關(guān)由感光元件（光敏電阻）采集信號，555電路做延時控制輸出與檢測。　NE555 NE555及施密特觸發(fā)器NE555 （Timer IC）為8腳時基集成電路，大約在1971年由Signetics Corporation發(fā)布，在當(dāng)時是唯一非常快速且商業(yè)化的Timer IC，在往后的30年中非常普遍被使用，且延伸出許多的應(yīng)用電路，后來基于CMOS技術(shù)版本的Timer IC如MOTOROLA的MC1455已被大量的使用，但原規(guī)格的NE555依然正常的在市場上供應(yīng)，盡管新版IC在功能上有部份的改善，但其腳位勁能并沒變化，所以到目前都可直接的代用。芯片簡介：NE555是屬于555系列的計時IC的其中的一種型號，555系列IC的接腳功能及運(yùn)用都是相容的，只是型號不同的因其價格不同其穩(wěn)定度、省電、可產(chǎn)生的振蕩頻率也不大相同；而555是一個用途很廣且相當(dāng)普遍的計時IC，只需少數(shù)的電阻和電容，便可產(chǎn)生數(shù)位電路所需的各種不同頻率之脈波訊號。NE555由于只需簡單的電阻器、電容器，即可完成特定的振蕩延時作用。其延時范圍極廣，可由幾微秒至幾小時之久，它的操作電源范圍極大，可與TTL，CMOS等邏輯電路配合，也就是它的輸出電平及輸入觸發(fā)電平，均能與這些系列邏輯電路的高、低電平匹配，其輸出端的供給電流大，可直接推動多種自動控制的負(fù)載，它的計時精確度高、溫度穩(wěn)定度佳，且價格便宜，所以在本電路中，采用555這個器件，由于555的組合電路相當(dāng)之多，在這里我們采用由555組成的施密特觸發(fā)電路，下面我們看下什么是施密特觸發(fā)電路。　施密特出發(fā)電路門電路有一個閾值電壓，當(dāng)輸入電壓從低電平上升到閾值電壓或從高電平下降到閾值電壓時電路的狀態(tài)將發(fā)生變化。施密特觸發(fā)器是一種特殊的門電路，與普通的門電路不同，施密特觸發(fā)器有兩個閾值電壓，分別稱為正向閾值電壓和負(fù)向閾值電壓。在輸入信號從低電平上升到高電平的過程中使電路狀態(tài)發(fā)生變化的輸入電壓稱為正向閾值電壓，在輸入信號從高電平下降到低電平的過程中使電路狀態(tài)發(fā)生變化的輸入電壓稱為負(fù)向閾值電壓。正向閾值電壓與負(fù)向閾值電壓之差稱為回差電壓。 　　它是一種閾值開關(guān)電路，具有突變輸入——輸出特性的門電路。這種電路被設(shè)計成阻止輸入電壓出現(xiàn)微小變化（低于某一閾值）而引起的輸出電壓的改變。 　　利用施密特觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程中的正反饋?zhàn)饔?，可以把邊沿變化緩慢的周期性信號變換為邊沿很陡的矩形脈沖信號。輸入的信號只要幅度大于vt+，即可在施密特觸發(fā)器的輸出端得到同等頻率的矩形脈沖信號。 　　當(dāng)輸入電壓由低向高增加，到達(dá)V+時，輸出電壓發(fā)生突變，而輸入電壓Vi由高變低，到達(dá)V，輸出電壓發(fā)生突變，因而出現(xiàn)輸出電壓變化滯后的現(xiàn)象，可以看出對于要求一定延遲啟動的電路，它是特別適用的。 從傳感器得到的矩形脈沖經(jīng)傳輸后往往發(fā)生波形畸變。當(dāng)傳輸線上的電容較大時，波形的上升沿將明顯變壞；當(dāng)傳輸線較長，而且接受端的阻抗與傳輸線的阻抗不匹配時，在波形的上升沿和下降沿將產(chǎn)生振蕩現(xiàn)象；當(dāng)其他脈沖信號通過導(dǎo)線間的分布電容或公共電源線疊加到矩形脈沖信號時，信號上將出現(xiàn)附加的噪聲。無論出現(xiàn)上述的那一種情況，都可以通過用施密特反相觸發(fā)器整形而得到比較理想的矩形脈沖波形。只要施密特觸發(fā)器的vt+和vt設(shè)置得合適，均能收到滿意的整形效果[10]。經(jīng)過555組成的施密特觸發(fā)電路是很常用的一種電路，其工作電路很穩(wěn)定，負(fù)載能力也很強(qiáng)，用在我們的電路里是不錯的選擇，下面我們看下電阻采集，也就是黑天白天分辨的采集電路。信號采集，為了能準(zhǔn)確的分辨白天與黑夜，市面上有兩種感光元件，分別是感光電阻，與感光二極管，常用的還是光敏電阻，由于其價格便宜，使用簡單，與電阻使用是一樣的，所有受到電子愛好者的青睞，在我們的電路中，也采用這個元件，下面我們來看下在電路的信號采集電路，以及信號分析?！⌒盘柌杉娐菲渲蠷L1為光敏電阻，其實(shí)物圖為下圖，有一個接受面，在做實(shí)驗(yàn)室要將接受面朝外?！」饷綦娮瑁ň€條這面為感光面）光敏電阻又稱光導(dǎo)管，常用的制作材料為硫化鎘，另外還有硒、硫化鋁、硫化鉛和硫化鉍等材料。這些制作材料具有在特定波長的光照射下，其阻值迅速減小的特性。這是由于光照產(chǎn)生的載流子都參與導(dǎo)電，在外加電場的作用下作漂移運(yùn)動，電子奔向電源的正極，空穴奔向電源的負(fù)極，從而使光敏電阻器的阻值迅速下降。光敏電阻器一般用于光的測量、光的控制和光電轉(zhuǎn)換（將光的變化轉(zhuǎn)換為電的變化）。常用的光敏電阻器硫化鎘光敏電阻器，它是由半導(dǎo)體材料制成的。光敏電阻器的阻值隨入射光線（可見光）的強(qiáng)弱變化而變化，在黑暗條件下，它的阻值（暗阻）可達(dá)1~10M歐,在強(qiáng)光條件（100LX）下，它阻值（亮阻）僅有幾百至數(shù)千歐姆。光敏電阻器對光的敏感性（即光譜特性）與人眼對可見光（~）μm的響應(yīng)很接近，只要人眼可感受的光，都會引起它的阻值變化。設(shè)計光控電路時，都用白熾燈泡（小電珠）光線或自然光線作控制光源，使設(shè)計大為簡化。我們知道，當(dāng)光敏光受到光照射時候，電阻會變小，當(dāng)夜間時候電阻會變的很大，這樣我們配合上相應(yīng)電路，即可分辨白天與黑夜了[2]。，R6為限流電阻，經(jīng)過RL檢測出來的電壓信號由R6分壓，輸入到NE555的2，6引腳，組成施密特觸發(fā)電路，下面簡要介紹下有555組成的施密特觸發(fā)電路。施密特觸發(fā)電路：　施密特觸發(fā)電路施密特觸發(fā)器也有兩個穩(wěn)定狀態(tài)，但與一般觸發(fā)器不同的是，施密特觸發(fā)器采用電位觸發(fā)方式，其狀態(tài)由輸入信號電位維持；對于負(fù)向遞減和正向遞增兩種不同變化方向的輸入信號，施密特觸發(fā)器有不同的閥值電壓。由555組成的施密特觸發(fā)電路，當(dāng)晚上時候，RL1電阻很大，在RP兩端產(chǎn)生的電壓升高，當(dāng)2,6引腳上的電壓小于2/3Vcc電壓時，（VCC=），這時超過555的閾值，555的3腳呈現(xiàn)高電平，輸出的高電平為CD4007提供了所需要的電能，當(dāng)白天時候，RL電阻減小，2,6引腳上的電壓大于2/3Vcc，這時候555的第三引腳輸出低電平，后面的CD4060沒有得到供電，所以不工作?！《〞r開關(guān)電路設(shè)計 定時電路由4060集成電路完成CD4060 由一震蕩器和14 極二進(jìn)制串行計數(shù)器位組成，震蕩器的結(jié)構(gòu)可以是RC 或晶振電路。CR 為高電平時，計數(shù)器清零且振蕩器使用無效，所有的計數(shù)器位均為主從觸發(fā)器。在CP1（和CP0）的下降沿計數(shù)器以二進(jìn)制進(jìn)行計數(shù)，在時鐘脈沖線上使用施密特觸發(fā)器對時鐘上升和下降時間無限制。CC4060 提供了16 引線多層陶瓷雙列直插（D）、熔封陶瓷雙列直插（J）、塑料雙列直插（P）和陶瓷片狀載體（C）4 種封裝形式。如下圖，為4060的典型應(yīng)用電路我們這個電路也采用電阻震蕩的方式，4060是很常用的計時分頻電路?！∮嫊r分頻電路　CD4060實(shí)物圖　CD4060引腳圖　定時開關(guān)電路原理圖4060其工作速度與LSTTL相似，而功耗仍然與cmos4000系列一致，該器件的所有輸入和輸出均有內(nèi)部保護(hù)電路，以減小由于靜電感應(yīng)而損壞的可能性，4060具有高抗噪聲度和大的驅(qū)動負(fù)載的能力。4060由一個14個主從觸發(fā)器和一個振